(57)【要約】  船外機のブラケット(30)に設けられたチルト軸(32)に支持アーム(40,41)が設けられている。支持アーム(40,41)間に電動アクチュエータ(50)が取付けられている。電動アクチュエータ(50)は、カバー部材(51)と、カバー部材(51)の両端に配置された第１および第２の電動モータ(52,53)と、これら電動モータ(52,53)によって回転する送りねじ(54)と、送りねじ(54)の回転によって軸線(X1)方向に移動するナット部材(70)と、ナット部材(70)と一体に船体(11)の幅方向に移動する駆動アーム(71)と、保護ブーツ(80,81)とを含んでいる。駆動アーム(71)は、係合部材(73)を介して操舵アーム(35)に接続されている。駆動アーム(71)がカバー部材(51)に沿って軸線(X1)方向に移動すると、駆動アーム(71)の移動量に応じて操舵アーム(35)の舵角が変化する。
2012020585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、前記アクチュエータ部(17)は、
前記船外機(12)を船体(11)に取付けるためのブラケット(30)に支持された第１および第２の支持アーム(40,41)と、
前記第１および第２の支持アーム(40,41)間に配置されたカバー部材(51)と、
前記カバー部材(51)の一端に設けられ前記第１の支持アーム(40)に固定された第１の電動モータ(52)と、
前記カバー部材(51)の他端に設けられ前記第２の支持アーム(41)に固定された第２の電動モータ(53)と、
前記カバー部材(51)の内側に前記カバー部材(51)に沿って配置され、前記第１および第２の電動モータ(52,53)のトルクによって回転する送りねじ(54)と、
前記送りねじ(54)に螺合しかつ前記送りねじ(54)の回転によって前記カバー部材(51)の内側において前記送りねじ(54)の軸線(X1)方向に移動するナット部材(70)と、
前記ナット部材(70)に設けられ、該ナット部材(70)の前記軸線(X1)方向の移動を前記操舵アーム(35)に伝える駆動アーム(71)と、
前記カバー部材(51)の内側に配置され、前記送りねじ(54)の軸線(X1)方向に伸縮自在で前記送りねじ(54)を覆う保護ブーツ(80,81)とを具備している。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵装置(13)において、前記第１および第２の支持アーム(40,41)が前記船外機(12)のチルト軸(32)に取付けられ、前記船外機(12)がチルトアップされた状態において前記アクチュエータ部(17)が前記チルト軸(32)を中心に回動降下する。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵装置(13)において、前記チルト軸(32)と前記第１および第２の支持アーム(40,41)との間に弾性部材(43,45)が配置されている。
【請求項４】
請求項２に記載の操舵装置(13)において、前記電動モータ(52,53)と前記第１および第２の支持アーム(40,41)との間に弾性部材(57,62)が配置されている。
【請求項５】
請求項１に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の中立位置を検出するための中立位置検出センサ(90)を備えている。
【請求項６】
請求項１に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の位置を検出するための舵角センサ(91)を備えている。
【請求項７】
請求項５に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の位置を検出するための舵角センサ(91)を備えている。
【請求項８】
船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、
前記アクチュエータ部(17)は、
パルス数に応じて回転する電動ブラシレスモータ(52,53)と、
前記電動ブラシレスモータ(52,53)によって回転するボールねじ機構(74)と、
前記ボールねじ機構(74)の回転によって船体(11)の幅方向に移動することにより前記操舵アーム(35)を中立位置を境に右舷側あるいは左舷側に動かす駆動アーム(71)と、
前記駆動アーム(71)の位置に対応した信号を出力する非接触形の舵角センサ(91)と、
前記駆動アーム(71)が移動する範囲に所定間隔で配置されたホール素子を有する複数のサブセンサ(90,92,93)と、
前記舵角センサ(91)の出力が正常と判断されたときに前記舵角センサ(91)の出力に基いて前記電動ブラシレスモータ(52,53)の回転を制御し、前記舵角センサ(91)の出力が異常と判断されたときに前記サブセンサ(90,92,93)の出力に基いて前記電動ブラシレスモータ(52,53)の回転を制御する制御部(18)とを具備している。
【請求項９】
船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、
前記アクチュエータ部(17)は、
電動モータ(52,53)と、
前記電動モータ(52,53)によって回転するボールねじ機構(74)と、
前記ボールねじ機構(74)の回転によって船体(11)の幅方向に移動することにより前記操舵アーム(35)を中立位置を境に右舷側あるいは左舷側に動かす駆動アーム(71)と、
前記駆動アーム(71)の位置に対応した信号を出力する舵角センサ(91)と、
前記アクチュエータ部(17)の電源をオフする際に操作される電源スイッチ(19)と、
前記船外機(12)がチルトアップした状態で前記電源スイッチ(19)がオフ操作されたとき前記船外機(12)を右舷側または左舷側の最大舵角まで移動させるよう前記電動モータ(52,53)を駆動する制御部(18)とを具備している。
【請求項１０】
請求項８に記載の操舵装置(13)において、
前記アクチュエータ部(17)は、
前記操舵アーム(35)を前記中立位置にロックするための中立位置ロック機構(100A,100B,100C)を備えている。
【請求項１１】
請求項９に記載の操舵装置(13)において、
前記アクチュエータ部(17)は、
前記操舵アーム(35)を前記中立位置にロックするための中立位置ロック機構(100A,100B,100C)を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動式のアクチュエータ部を備えた船外機の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船外機の操舵装置として、従来より、例えば舵輪（ヘルム）に油圧ポンプを設けるとともに、船外機付近に前記油圧ポンプによって駆動される油圧アクチュエータを配置した操舵装置が知られている。この操舵装置では、前記油圧ポンプによって発生させた油圧によって船外機の方向を変える。また、舵輪の回転運動をプッシュプルケーブルを介して船外機に伝えることにより、船外機の方向を変える機械式の操舵装置も知られている。これらの操舵装置は、いわゆるマニュアル（操船者の力）によって操作されるため、操船状況によってはかなり大きな操作力を必要とする点で改善の余地があった。【０００３】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように、操舵の駆動源に電動式のアクチュエータ部を用いた操舵装置も考えられている。特許文献１の操舵装置は、船体の幅方向に延びるラックと、ラックに噛合うピニオンと、ピニオンを収容するラックケースと、ピニオンを回転させる電動モータと、電動モータの回転力をピニオンに伝えるためのギヤ機構を備えている。前記電動モータによってピニオンが回転すると、ピニオンとラックケースがラックの長手方向に移動する。このラックケースの動きを、ガイドプレートを含む伝達機構を介して船外機に伝えることにより、船外機の方向を変えることができる。この操舵装置のように電動モータによって操舵を行う電動式操舵装置では、舵輪の操作力が小さくてすむため操船者の負担が軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９５９０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１のようにラックとピニオンを用いた電動式操舵装置では、ラックの外側にピニオンやギヤ機構、電動モータ等の駆動系機構部品が突出するため、前後方向の寸法等が大きくなる。このような操舵装置は、船外機に付属する各種ケーブル類や燃料供給管等が前記駆動系機構部品と干渉する可能性が大きいなどの問題がある。【０００６】
しかもラックとピニオンの噛合い部分を防水するための保護ブーツ（蛇腹管）が外部に露出する。このため、この保護ブーツに前記ケーブル類や燃料供給管等が触れる可能性がある。場合によっては、保護ブーツが損傷してラックとピニオンが海水等に侵される可能性がある。しかも船外機をチルトアップしたときに、前記駆動系機構部品が回動下降することにより、突出量の大きな前記駆動系機構部品が船体側の部材と干渉する可能性が大きいなど、改善の余地があった。【０００７】
従ってこの発明は、電動式のアクチュエータ部をコンパクトに構成することができ、かつ、保護ブーツの損傷を防ぐことができる船外機の操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の操舵装置は、船外機の操舵アームの方向を変えるアクチュエータ部を備えた操舵装置であって、前記アクチュエータ部は、前記船外機を船体に取付けるためのブラケットに支持された第１および第２の支持アームと、前記第１および第２の支持アーム間に配置されたカバー部材と、前記カバー部材の一端に設けられ前記第１の支持アームに固定された第１の電動モータと、前記カバー部材の他端に設けられ前記第２の支持アームに固定された第２の電動モータと、前記カバー部材の内側に前記カバー部材に沿って配置され前記第１および第２の電動モータのトルクによって回転する送りねじと、前記送りねじに螺合しかつ前記送りねじの回転によって前記カバー部材の内側において前記送りねじの軸線方向に移動するナット部材と、前記ナット部材に設けられ、前記ナット部材の前記軸線方向の移動を前記操舵アームに伝える駆動アームと、前記カバー部材の内側に配置された保護ブーツとを具備している。この保護ブーツは前記送りねじの前記軸線方向に伸縮自在であり、前記送りねじを覆っている。【０００９】
本発明の１つの実施形態では、前記第１および第２の支持アームが前記船外機のチルト軸に取付けられ、前記船外機がチルトアップされた状態において前記アクチュエータ部が前記チルト軸を中心に回動降下するように構成されている。【００１０】
また前記チルト軸と前記第１および第２の支持アームとの間に、皿ばね等の反発荷重の大きな弾性部材が配置されているとよい。さらに前記電動アクチュエータと前記第１および第２の支持アームとの間に弾性部材が配置されていてもよい。【００１１】
また本発明の１つの実施形態では、前記アクチュエータ部は、前記操舵アームの中立位置を検出するための中立位置検出センサを備えている。さらに前記アクチュエータ部は、前記操舵アームの舵角を検出するための舵角センサを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、送りねじの両端に配置された一対の電動モータによって、送りねじにその両端からトルクを与えて送りねじを回転させることができる。このため１つのモータによって送りねじの一端にトルクを入力させる従来のアクチュエータ部と比べて、送りねじの外径を小さくすることができる。しかもカバー部材の内側に送りねじと保護ブーツが同心状に配置され、かつ、送りねじの両端にそれぞれ電動モータが配置される。このため、電動アクチュエータの径方向の寸法をコンパクトに構成することができる。しかも保護ブーツがカバー部材によって保護されるため、保護ブーツがアクチュエータ部の周囲の部材に触れることによって損傷すること防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る操舵装置を備えた船舶の側面図である。
【図２】図２は図１に示された船舶の平面図である。
【図３】図３は図１に示された船舶の船外機の一部とアクチュエータ部を示す斜視図である。
【図４】図４は図３に示されたアクチュエータ部とブラケットの斜視図である。
【図５】図５は図３に示されたアクチュエータ部とブラケットの上部を示す側面図である。
【図６】図６は図３に示されたブラケットがチルトアップされた状態の側面図である。
【図７】図７は図３に示されたアクチュエータ部とブラケットの平面図である。
【図８】図８は図３に示されたアクチュエータ部が右舷側に操作された状態を示す平面図である。
【図９】図９は図３に示されたアクチュエータ部の水平方向に沿う断面図である。
【図１０】図１０は図３に示されたアクチュエータ部が右舷側に移動した状態の断面図である。
【図１１】図１１は図３に示されたアクチュエータ部の舵角検出処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は図３に示されたアクチュエータ部の電源オフ処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータ部の送りねじの径方向に沿う断面図である。
【図１４】図１４は本発明の第３の実施形態に係る中立位置ロック機構を備えたアクチュエータ部の平面図である。
【図１５】図１５は図１４に示された中立位置ロック機構のアンロック状態を示す斜視図である。
【図１６】図１６は図１４に示された中立位置ロック機構のロック状態を示す斜視図である。
【図１７】図１７は図１６中のＦ１７−Ｆ１７線に沿う中立位置ロック機構の断面図である。
【図１８】図１８は本発明の第４の実施形態に係る中立位置ロック機構のアンロック状態を示す斜視図である。
【図１９】図１９は図１８に示された中立位置ロック機構のロック状態を示す斜視図である。
【図２０】図２０は本発明の第５の実施形態に係る中立位置ロック機構のアンロック状態を示す斜視図である。
【図２１】図２１は図２０に示された中立位置ロック機構のロック状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の第１の実施形態に係る操舵装置を備えた船舶について、図１から図１２を参照して説明する。  
図１と図２は船舶１０の一例を示している。この船舶１０は、船体１１と、船外機１２と、操舵装置１３とを備えている。船外機１２は、図１に２点鎖線Ａ１で示すようにチルトアップさせることができる。またこの船外機１２は、図２に矢印Ａ２で示すように右舷側（starboard）と左舷側（port）とに向きを変えることができる。操舵装置１３は、舵輪１５を有するヘルム部１６と、船体１１の後部に配置された電動式のアクチュエータ部１７と、制御部１８などを含んでいる。アクチュエータ部１７は、船外機１２の舵角を変えるための駆動源として機能する。制御部１８は、アクチュエータ部１７の電気的な制御をなす。この制御部１８は、電源スイッチ１９によってオン操作とオフ操作がなされるようになっている。
【００１５】
ヘルム部１６には、ヘルムセンサ(helm sensor)２０と、摩擦機構２１などが設けられている。ヘルムセンサ２０の一例は、舵輪１５の操作角を検出するエンコーダを有し、舵輪１５の操作角に応じた電気信号を制御部１８に出力する。摩擦機構２１は、操船者が舵輪１５を操作する際の抵抗力（操舵力）を変化させることが可能な可変制動機構を有している。
【００１６】
図３は、船外機１２の一部とアクチュエータ部１７を示している。船外機１２は、船体１１の後部壁１１ａにブラケット３０によって支持されている。図４はアクチュエータ部１７とブラケット３０を示す斜視図である。ブラケット３０は、船体１１に固定された固定ブラケット部３１ａ，３１ｂと、移動ブラケット部３３とを含んでいる。移動ブラケット部３３は、固定ブラケット部３１ａ，３１ｂに対してチルト軸３２を中心に上下方向に移動可能である。チルト軸３２は、船外機１２をチルトアップさせる際の中心となる軸である。チルト軸３２は船体１１の幅方向すなわち水平方向に延びている。
【００１７】
船外機１２は移動ブラケット部３３に取付けられている。移動ブラケット部３３は図示しない油圧アクチュエータ等のチルト駆動源によって、図５に示すチルトダウン位置と、図６に示すチルトアップ位置とにわたって、上下方向に移動させることができる。すなわちこの船外機１２はチルトアップ機能を有している。
【００１８】
移動ブラケット部３３には、船外機１２の操舵方向を変えるための操舵アーム３５が設けられている。操舵アーム３５は、移動ブラケット部３３に設けられた旋回軸３６（図４に示す）を中心に左右方向に回動させることができる。この操舵アーム３５を左右方向に動かすことにより、船体１１に対して船外機１２を右舷側（starboard）あるいは左舷側（port）に旋回させることができる。
【００１９】
図７は、操舵アーム３５が中立位置にあるときを示している。操舵アーム３５が中立位置にあるとき、船外機１２は舵角ゼロの中立位置にあるため、船舶１０は直進する。図８は操舵アーム３５が右舷側（starboard）に移動した状態を示している。図８に２点鎖線で示すように、操舵アーム３５を左舷側(port)に移動させることもできる。移動ブラケット部３３の上面には、操舵アーム３５の最大舵角を規制するためのストッパ部３７，３８が設けられている。操舵アーム３５の先端部付近には、例えば孔からなる受け部３９が設けられている。
【００２０】
以下にアクチュエータ部１７について説明する。  
アクチュエータ部１７は、第１の支持アーム４０と第２の支持アーム４１とを含んでいる。第１の支持アーム４０は、ナット等の締結具４２によってチルト軸３２の一端に固定されている。第１の支持アーム４０とチルト軸３２との間に、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材４３が配置されている。第２の支持アーム４１は、ナット等の締結具４４によってチルト軸３２の他端に固定されている。第２の支持アーム４１とチルト軸３２との間に、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材４５が配置されている。
【００２１】
アクチュエータ部１７は電動アクチュエータ５０を備えている。この電動アクチュエータ５０は、第１および第２の支持アーム４０，４１を介して、前記チルト軸３２の両端部に固定されている。図９は電動アクチュエータ５０の断面を示している。電動アクチュエータ５０は、船体１１の幅方向に延びるカバー部材５１と、第１の電動モータ５２と、第２の電動モータ５３と、送りねじ５４と、後述するナット部材７０などを含んでいる。第１の電動モータ５２は、カバー部材５１の一端付近に取付けられている。第２の電動モータ５３は、カバー部材５１の他端付近に取付けられている。送りねじ５４は、電動モータ５２，５３によって回転する。電動モータ５２，５３の一例は、パルス数に応じて回転するブラシレスＤＣモータ(brushless DC motor)である。
【００２２】
本実施形態のカバー部材５１は、円筒形のガイドパイプの形態をなしている。このカバー部材５１はチルト軸３２と平行に設けられている。カバー部材５１には、送りねじ５４の軸線Ｘ１に沿ってスリット５１ａが形成されている。
【００２３】
図９に示すように第１の電動モータ５２は、モータボディ５５と、電力によって回転する回転体５６とを有している。モータボディ５５は、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材５７を介して、ナット等の締結具５８によって、第１の支持アーム４０に固定されている。
【００２４】
第２の電動モータ５３は、モータボディ６０と、電力によって回転する回転体６１とを有している。モータボディ６０は、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材６２を介して、ナット等の締結具６３によって第２の支持アーム４１に固定されている。これらの電動モータ５２，５３が互いに同期して同じ方向に回転することにより、送りねじ５４の両端から送りねじ５４にトルクを与えることができる。
【００２５】
第１の電動モータ５２のモータボディ５５と、第２の電動モータ５３のモータボディ６０との間に、４本の連結ロッド６５が互いに平行に設けられている。これらの連結ロッド６５は、カバー部材５１の外側に位置し、送りねじ５４の軸線Ｘ１（図９に示す）に沿って延びている。これら連結ロッド６５によって、第１の電動モータ５２のモータボディ５５と、第２の電動モータ５３のモータボディ６０が互いに結合されている。
【００２６】
カバー部材５１の内側に送りねじ５４が配置されている。送りねじ５４はカバー部材５１の長手方向に沿う軸線Ｘ１を有している。この送りねじ５４は、第１の電動モータ５２と第２の電動モータ５３との双方が発生するトルクによって、第１の方向Ｒ１あるいは第２の方向Ｒ２（図９に示す）に回転することができる。
【００２７】
カバー部材５１の内部にナット部材７０が収容されている。ナット部材７０は、その内部に形成された螺旋形の循環路と、この循環路を循環する多数のボールを有している。ナット部材７０は前記ボールを介して、送りねじ５４に回転自在に螺合している。送りねじ５４がナット部材７０に対して相対回転すると、送りねじ５４の回転方向と回転量に応じて、ナット部材７０が移動する。すなわちナット部材７０は、カバー部材５１の内部を、軸線Ｘ１に沿って第１の方向Ｆ１または第２の方向Ｆ２（図９に示す）に往復移動する。送りねじ５４とナット部材７０とによって、ボールねじ機構７４が構成されている。
【００２８】
ナット部材７０に駆動アーム７１が設けられている。駆動アーム７１は、カバー部材５１に形成されたスリット５１ａに沿って、ナット部材７０と一体に第１の方向Ｆ１あるいは第２の方向Ｆ２に移動する。駆動アーム７１はスリット５１ａに沿って移動するため、カバー部材５１によって駆動アーム７１の回り止めをなすことができる。
【００２９】
駆動アーム７１に形成された長孔７２に、例えばピンあるいはボルトからなる係合部材７３が挿入されている。係合部材７３は長孔７２に沿って駆動アーム７１の前後方向に移動することができるが、左右方向の移動は規制されている。駆動アーム７１には、被検出部としての磁石７５（図９と図１０に示す）が設けられている。
【００３０】
係合部材７３は操舵アーム３５の前記受け部３９に接続されている。駆動アーム７１が第１の方向Ｆ１または第２の方向Ｆ２に移動すると、係合部材７３が駆動アーム７１と同じ方向に移動することにより、操舵アーム３５が右舷側または左舷側に移動する。操舵アーム３５には、各種の船体あるいは船外機に対応できるようにするために、前記受け部３９とは異なる位置に、別の受け部３９ａが設けられているとよい。
【００３１】
カバー部材５１の内側に、一対の保護ブーツ８０，８１が収容されている。保護ブーツ８０，８１は、合成樹脂あるいはゴムからなる。一方の保護ブーツ８０は、第１の電動モータ５２とナット部材７０との間に設けられている。他方の保護ブーツ８１は、第２の電動モータ５３とナット部材７０との間に設けられている。これら保護ブーツ８０，８１は蛇腹状に成形され、送りねじ５４の軸線Ｘ１方向に伸縮自在である。保護ブーツ８０，８１は送りねじ５４を覆っている。
【００３２】
本実施形態のアクチュエータ部１７は、非接触形の中立位置検出センサ９０と、非接触形の舵角センサ９１と、サブセンサ９２，９３とを備えている。サブセンサ９２，９３は、駆動アーム７１が移動する範囲に所定間隔で配置されたホール素子を有している。中立位置検出センサ９０の一例は、操舵アーム３５が中立位置にあることを検出するためのホール素子を有している。操舵アーム３５が中立位置にあるときに、中立位置を示す信号が中立位置検出センサ９０から制御部１８に出力される。中立位置検出センサ９０はサブセンサとしても機能する。
【００３３】
舵角センサ９１は、駆動アーム７１に設けられた磁石７５を検出することにより、操舵アーム３５の舵角を検出することができる。舵角センサ９１は、操舵アーム３５の位置に対応した信号（舵角）を出力する。一方のサブセンサ９２は、右舷側の最大舵角を検出するためのホール素子を有している。他方のサブセンサ９３は、左舷側の最大舵角を検出するためのホール素子を有している。中立位置検出センサ９０のホール素子とサブセンサ９２，９３のホール素子とは、ホール素子群をなしている。
【００３４】
以下に前記構成の操舵装置１３の作用について説明する。  
舵輪１５を回転させると、その回転量（舵角）がヘルムセンサ２０によって検出され、舵角の方向と舵角量に関する電気信号が制御部１８に送られる。制御部１８は、ヘルムセンサ２０から制御部１８に出力された目標舵角と、舵角センサ９１によって検出された船外機１２の実際の舵角とが互いに一致するように、第１および第２の電動モータ５２，５３を回転させる。
【００３５】
第１および第２の電動モータ５２，５３が互いに同一の方向に回転することにより、送りねじ５４の両端から、電動モータ５２，５３のトルクが送りねじ５４に入力する。送りねじ５４が回転すると、送りねじ５４の回転量と回転方向に応じて、ナット部材７０と駆動アーム７１が、第１の方向Ｆ１または第２の方向Ｆ２（図９に示す）に移動する。駆動アーム７１は、送りねじ５４の軸線Ｘ１に沿って、船体１１の幅方向に移動する。
【００３６】
駆動アーム７１の位置すなわち操舵アーム３５の舵角が舵角センサ９１によって検出される。制御部１８は、中立位置検出センサ９０によって検出される操舵アーム３５の中立位置を舵角の基準位置として使用する。そして舵角センサ９１によって検出される操舵アーム３５の実際の舵角が、ヘルムセンサ２０から送られる目標舵角と一致するように電動モータ５２，５３を制御する。
【００３７】
例えば舵輪１５が面舵方向（starboard）に操舵されると、第１および第２の電動モータ５２，５３が第１の方向Ｒ１（図９に示す）に回転する。このため、図１０に示すように駆動アーム７１が第１の方向Ｆ１に移動する。そして舵角センサ９１によって検出された舵角が目標舵角と一致したところで第１および第２の電動モータ５２，５３が停止し、駆動アーム７１も停止する。このとき一方の保護ブーツ８０は縮み、他方の保護ブーツ８１は伸びる。
【００３８】
逆に、舵輪１５が取り舵（port）方向に操舵されたときには、第１および第２の電動モータ５２，５３が第２の方向Ｒ２に回転する。このため、駆動アーム７１が第２の方向Ｆ２（図９に示す）に移動する。そして舵角センサ９１によって検出された舵角が目標舵角と一致したところで第１および第２の電動モータ５２，５３が停止し、駆動アーム７１も停止する。このとき一方の保護ブーツ８０が延び、他方の保護ブーツ８１が縮む。
【００３９】
本実施形態の電動アクチュエータ５０は、一対の電動モータ５２，５３によって、送りねじ５４の両端から送りねじ５４にトルクを入力する。このため、送りねじを１個のモータによって回転させる従来のアクチュエータ部と比較して、送りねじ５４の外径を小さくすることができる。よって、電動アクチュエータ５０の小径化に寄与できる。
【００４０】
しかも電動アクチュエータ５０の一部をなす円筒形のカバー部材（ガイドパイプ）５１の内側に、送りねじ５４と、ナット部材７０と、保護ブーツ８０，８１が同心状に配置されている。このため、電動アクチュエータ５０の外径が大きくなることを抑制できる。また、第１および第２の電動モータ５２，５３が送りねじ５４の両端に配置され、これら電動モータ５２，５３のトルクを送りねじ５４に直接伝える構造である。このため電動アクチュエータ５０の外側に、動力伝達機構等の部材が突き出ることを回避できる。
【００４１】
これらの理由により、本実施形態の電動アクチュエータ５０はコンパクトに構成することができる。このため図１に２点鎖線Ａ１で示すように船外機１２をチルトアップさせたときに、電動アクチュエータ５０が船体１１の部材と干渉することを回避できる。しかも２個の電動モータ５２，５３によって送りねじ５４を回転させるデュアルモータ方式である。このため、電動モータ５２，５３の一方が故障しても、他方の電動モータによって送りねじ５４を回転させることができる。このことにより、電動モータ５２，５３どうしが互いに不具合発生時のバックアップ機能を発揮することができる。
【００４２】
また保護ブーツ８０，８１の全周がカバー部材５１によって覆われている。このため、船外機１２に付属するケーブル類や燃料供給管などが保護ブーツ８０，８１に触れることを回避でき、保護ブーツ８０，８１が損傷することを防止できる。よって、保護ブーツ８０，８１は、送りねじ５４とナット部材７０との螺合部の防水および防塵を確実になすことができる。
【００４３】
船舶１０が航行しているとき、海況や操船状況によっては船外機１２に突発的に大きな荷重が入力することがある。このような瞬間荷重が船外機１２に入力すると、送りねじ５４とナット部材７０の螺合部等に過大な負荷が加わるため、好ましくない。本実施形態のアクチュエータ部１７は、このような突発的な外力が入力したときに、支持アーム４０，４１に設けられている弾性部材４３，４５，５７，６２の少なくとも一部が撓むことによって瞬間的な荷重を吸収することができる。このため、送りねじ５４やナット部材７０等に過剰な突発荷重が入力することを回避できる。
【００４４】
本実施形態の操舵装置１３の制御部１８は、図１１に示す舵角検出処理を実行するコンピュータプログラムと、図１２に示す電源オフ処理を実行するコンピュータプログラムを含んでいる。まず図１１を参照して、舵角検出処理について説明する。
【００４５】
図１１中のステップＳ１において、舵角センサ９１の出力が正常範囲か否かが判定される。舵角センサ９１が正常に機能していれば、ステップＳ２に移る。舵角センサ９１が正常に機能していなければ、ステップＳ３に進んでエラーフラグをオンにする。
【００４６】
ステップＳ２では、舵角センサ９１によって検出された舵位置（舵角）が「メイン舵位置」として制御部１８のメモリに記憶され、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ホール素子群の中で出力しているホール素子が有るか否かが判定される。ホール素子群の一例は、ホールＩＣを有するセンサ９０，９２，９３によって構成されている。出力しているホール素子があればステップＳ５に進み、出力しているホール素子が無ければステップＳ６に進む。ステップＳ５では、出力しているホール素子に基く舵位置（舵角）が「サブ舵位置」として制御部１８のメモリに記憶される。ステップＳ６では、前回記憶した「サブ舵位置」が電動モータ５２，５３に出力されたモータパルス数によって補正され、新たな「サブ舵位置」として制御部１８のメモリに記憶される。
【００４７】
ステップＳ７において、前記エラーフラグがオンになっていなければステップＳ８に進み、エラーフラグがオンになっていればステップＳ９に進む。ステップＳ８において、制御部１８は前記「メイン舵位置」に基いて、アクチュエータ部１７の制御を行なう。ステップＳ９において、制御部１８は前記「サブ舵位置」に基いて、アクチュエータ部１７の制御を行なう。
【００４８】
以上説明したように本実施形態の制御部１８は、舵角センサ９１が正常に機能している場合には、舵角センサ９１によって得られる「メイン舵位置」を使用してアクチュエータ部１７を制御する。万一、舵角センサ９１が故障した場合には、「サブ舵位置」を使用してアクチュエータ部１７を制御する。このため電動式のアクチュエータ部１７を備えた船舶１０の操舵安全性をさらに向上させることができる。
【００４９】
次に、図１２に示す電源オフ処理について説明する。この電源オフ処理は、船外機１２をチルトアップした状態において、船外機１２が自重によって右舷側あるいは左舷側に予期せずに倒れることによる危険を避けるための処理である。なお、アクチュエータ部１７の電源をオフにするときには電源スイッチ１９（図１と図２に示す）をオフ操作する。
【００５０】
ステップＳ１０において電源スイッチ１９をオフ操作すると、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、船外機１２がチルトアップしているか否かが判定される。船外機１２がチルトアップしているか否かは、前記チルト駆動源の状態を検出するセンサ（図示せず）等の出力に基いて判定することができる。
【００５１】
ステップＳ１１においてチルトアップが検出されると、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、舵角センサ９１の出力（舵角信号）が読込まれ、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、舵角が中立位置を境に右舷側に寄っているか否かが舵角センサ９１の出力に基いて判定される。舵角が右舷側に寄っていると判断された場合、ステップＳ１４に進む。
【００５２】
ステップＳ１４では、舵角が右舷側の最大値であるか否かが判定される。舵角が右舷側の最大値であれば、船外機１２が右舷側の格納位置に移動しているため、ステップＳ１５に移行して電源が遮断される。ステップＳ１４で舵角が右舷側の最大値でなければ、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、電動モータ５２，５３をさらに右舷側に回転させる。そののち、ステップＳ１７において舵角センサ９１の出力を読込み、ステップＳ１４に戻る。
【００５３】
前記ステップＳ１３において、舵角が右舷側に寄っていないと判断されると、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、舵角が左舷側の最大値であるか否かが判定される。舵角が左舷側の最大値であれば、船外機１２が左舷側の格納位置に移動しているため、ステップＳ１５に移行して電源が遮断される。ステップＳ１８で舵角が左舷側の最大値でなければ、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、電動モータ５２，５３をさらに左舷側に回転させる。そののち、ステップＳ２０において舵角センサ９１の出力を読込み、ステップＳ１８に戻る。
【００５４】
以上説明したように本実施形態の制御部１８の電源オフ処理によれば、船外機１２をチルトアップした状態において、船外機１２を右舷側あるいは左舷側の格納位置まで強制的に移動させることができる。このため船外機１２が自重によって予期せずに右舷側あるいは左舷側に倒れることによる危険を回避でき、チルトアップ時の安全性をさらに高めることができる。
【００５５】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る電動アクチュエータ５０´を示している。この電動アクチュエータ５０´のカバー部材５１は、連結ロッド６５の外側に配置されている。このカバー部材５１によって、送りねじ５４と、連結ロッド６５と、保護ブーツ８０，８１が覆われている。送りねじ５４はカバー部材５１の長手方向に延びる軸線を有している。駆動アーム７１の一部（例えば貫通孔）７１ａを連結ロッド６５に嵌合させることにより、ナット部材７０と駆動アーム７１の回り止めがなされている。それ以外の構成と作用について、この電動アクチュエータ５０´は第１の実施形態の電動アクチュエータ５０と共通であるため、両者に共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図１４から図１７は、本発明の第３の実施形態に係るアクチュエータ部１７Ａを示している。このアクチュエータ部１７Ａは、中立位置ロック機構１００Ａを備えている。中立位置ロック機構１００Ａは、例えば船外機１２の整備を行なう際などに、船外機１２を中立位置に保持しておくために使用される。それ以外の構成について、このアクチュエータ部１７Ａを備えた操舵装置は、第１および第２の実施形態の操舵装置１３と共通であるため、第１および第２の実施形態と共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図１４と図１５は、中立位置ロック機構１００Ａのアンロック状態を示し、図１６と図１７は、ロック状態を示している。中立位置ロック機構１００Ａは、ベース部材１１０と、ロックピンガイド１１１と、ロックピン１１２と、係合部材１１３と、操舵アーム３５に形成されたロック孔１１４とを備えている。ロックピンガイド１１１はベース部材１１０に固定されている。係合部材１１３は、ベース部材１１０に形成されたガイドスリット１１５に沿って、船体の前後方向に移動することができる。ベース部材１１０は、ボルト１２０によって駆動アーム７１に固定されている。操舵アーム３５は、駆動アーム７１とベース部材１１０に対して、係合部材１１３を中心に回動することができる。
【００５８】
ロックピン１１２は、手指でつかむことが可能な操作部１２５を備えている。ロックピンガイド１１１の上端に、上下方向に延びるスリット１２６と、凹部１２７が形成されている。操作部１２５は、スリット１２６に沿って上下方向に移動することができる。ロックピン１１２は、ばね１２８（図１７に示す）によって下方に付勢されている。操作部１２５を手で引き上げ、９０度回転させて凹部１２７に乗せると、ロックピン１１２はロック孔１１４から抜けた状態（アンロック状態）で保持される。操作部１２５をスリット１２６に挿入すると、ばね１２８によってロックピン１１２がロック孔１１４に嵌合し、ロック状態となる。
【００５９】
図１４と図１５に示すアンロック状態において、ロックピン１１２の下端は、ロック孔１１４に嵌合していない。このため操舵アーム３５は、駆動アーム７１とベース部材１１０に対して係合部材１１３を中心に回動可能となる。よって、電動モータ５２，５３が回転して駆動アーム７１が右舷側あるいは左舷側に移動すると、船外機１２が右舷側あるいは左舷側に移動する。
【００６０】
図１６と図１７に示すロック状態では、ロックピン１１２の下端がロック孔１１４に嵌合する。このため、操舵アーム３５がロックピン１１２と係合部材１１３によってベース部材１１０に固定される。このため駆動アーム７１が移動することが阻止され、船外機１２が中立位置に保たれる。
【００６１】
図１８と図１９は、本発明の第４の実施形態に係る中立位置ロック機構１００Ｂを示している。図１８は中立位置ロック機構１００Ｂのアンロック状態を示し、図１９はロック状態を示している。中立位置ロック機構１００Ｂは、円弧状の溝１３０を有するベース部材１１０と、ベース部材１１０に設けられたジョイント部材１３１と、ベース部材１１０に設けられた第１のボールスタッド１３２と、操舵アーム３５に設けられた第２のボールスタッド１３３とを備えている。溝１３０は、係合部材１１３を中心とする円弧をなしている。ジョイント部材１３１は、軸１３４を中心に旋回することができる。第２のボールスタッド１３３は、溝１３０に沿って移動することができる。それ以外の構成について、中立位置ロック機構１００Ｂは、第３の実施形態の中立位置ロック機構１００Ａと共通である。
【００６２】
図１８に示すアンロック状態において、ジョイント部材１３１が第１のボールスタッド１３２に保持される。これにより操舵アーム３５は、駆動アーム７１とベース部材１１０に対して係合部材１１３を中心に回動可能となる。よって、電動モータ５２，５３が回転して駆動アーム７１が右舷側あるいは左舷側に移動すると、船外機１２が右舷側あるいは左舷側に移動する。
【００６３】
図１９に示すロック状態では、ジョイント部材１３１が第２のボールスタッド１３３に保持される。このため、操舵アーム３５が係合部材１１３とジョイント部材１３１によってベース部材１１０に固定される。このため駆動アーム７１の移動が阻止され、船外機１２が中立位置に保たれる。
【００６４】
図２０と図２１は、本発明の第５の実施形態に係る中立位置ロック機構１００Ｃを示している。図２０は中立位置ロック機構１００Ｃのアンロック状態を示し、図２１はロック状態を示している。中立位置ロック機構１００Ｃは、ベース部材１１０に設けられた旋回アーム１４０と、旋回アーム１４０を下方に付勢するばね１４１とを有している。ベース部材１１０の上面には、第１の保持部１４２と第２の保持部１４３が形成されている。旋回アーム１４０には、ロック孔１１４に嵌合可能なロックピン１４４が設けられている。
【００６５】
旋回アーム１４０は、軸１４５を中心として、図２０に示す位置（アンロック状態）と、図２１に示す位置（ロック状態）とにわたって旋回可能である。軸１４５に操作部１４６が設けられている。操作部１４６を手でつかんで引き上げると、旋回アーム１４０を旋回させることができる。それ以外の構成について中立位置ロック機構１００Ｃは、第３の実施形態の中立位置ロック機構１００Ａと共通である。
【００６６】
図２０に示すアンロック状態において、旋回アーム１４０が第１の保持部１４２に嵌合するため、ロックピン１４４はロック孔１１４に嵌合しない。このため操舵アーム３５は、駆動アーム７１とベース部材１１０に対して係合部材１１３を中心に回動可能となる。よって、電動モータ５２，５３が回転して駆動アーム７１が右舷側あるいは左舷側に移動すると、船外機１２が右舷側あるいは左舷側に移動する。
【００６７】
図２１に示すロック状態では、旋回アーム１４０が第２の保持部１４３に嵌合するとともに、ロックピン１４４がロック孔１１４に嵌合する。このため操舵アーム３５は、係合部材１１３と旋回アーム１４０によってベース部材１１０に固定される。このため駆動アーム７１の移動が阻止され、船外機１２が中立位置に保たれる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の操舵装置は、船外機を有する様々な形態の船舶に適用することができる。本発明を実施するに当たり、電動アクチュエータを構成するカバー部材や第１および第２の電動モータ、送りねじ、ナット部材、駆動アーム、保護ブーツ、支持アームをはじめとして、船外機や操舵アーム、チルト軸等の構成や配置などを種々に変更して実施できることは言うまでもない。また船体や船外機の態様についても制約はされない。
【符号の説明】
【００６９】
１２…船外機
１３…操舵装置
３２…チルト軸
３５…操舵アーム
４０，４１…支持アーム
５０，５０´…電動アクチュエータ
５１…カバー部材
５２…第１の電動モータ
５３…第２の電動モータ
５４…送りねじ
７０…ナット部材
７１…駆動アーム
８０，８１…保護ブーツ
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…中立位置ロック機構
【図１】
2012020585.tif 000003
【図２】
2012020585.tif 000004
【図３】
2012020585.tif 000005
【図４】
2012020585.tif 000006
【図５】
2012020585.tif 000007
【図６】
2012020585.tif 000008
【図７】
2012020585.tif 000009
【図８】
2012020585.tif 000010
【図９】
2012020585.tif 000011
【図１０】
2012020585.tif 000012
【図１１】
2012020585.tif 000013
【図１２】
2012020585.tif 000014
【図１３】
2012020585.tif 000015
【図１４】
2012020585.tif 000016
【図１５】
2012020585.tif 000017
【図１６】
2012020585.tif 000018
【図１７】
2012020585.tif 000019
【図１８】
2012020585.tif 000020
【図１９】
2012020585.tif 000021
【図２０】
2012020585.tif 000022
【図２１】
2012020585.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、前記アクチュエータ部(17)は、
前記船外機(12)を船体(11)に取付けるためのブラケット(30)に支持された第１および第２の支持アーム(40,41)と、
前記第１および第２の支持アーム(40,41)間に配置されたカバー部材(51)と、
前記カバー部材(51)の一端に設けられ前記第１の支持アーム(40)に固定された第１の電動モータ(52)と、
前記カバー部材(51)の他端に設けられ前記第２の支持アーム(41)に固定された第２の電動モータ(53)と、
前記カバー部材(51)の内側に前記カバー部材(51)に沿って配置され、前記第１および第２の電動モータ(52,53)のトルクによって回転する送りねじ(54)と、
前記送りねじ(54)に螺合しかつ前記送りねじ(54)の回転によって前記カバー部材(51)の内側において前記送りねじ(54)の軸線(X1)方向に移動するナット部材(70)と、
前記ナット部材(70)に設けられ、該ナット部材(70)の前記軸線(X1)方向の移動を前記操舵アーム(35)に伝える駆動アーム(71)と、
前記カバー部材(51)の内側に配置され、前記送りねじ(54)の軸線(X1)方向に伸縮自在で前記送りねじ(54)を覆う保護ブーツ(80,81)とを具備し、
前記第１の電動モータ(52)が前記軸線(X1)上の軸を中心に前記軸線(X1)回りに回転する第１の回転体(56)を有し、
前記第２の電動モータ(53)が前記軸線(X1)上の軸を中心に前記軸線(X1)回りに回転する第２の回転体(61)を有し、かつ、
前記第１の電動モータ(52)と前記第２の電動モータ(53)を互いに同期して同じ方向に回転させることにより前記送りねじ(54)の両端から前記送りねじ(54)にトルクを与える制御部(18)を具備した船外機の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵装置(13)において、前記第１および第２の支持アーム(40,41)が前記船外機(12)のチルト軸(32)に取付けられ、前記船外機(12)がチルトアップされた状態において前記アクチュエータ部(17)が前記チルト軸(32)を中心に回動降下する船外機の操舵装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵装置(13)において、前記チルト軸(32)と前記第１および第２の支持アーム(40,41)との間に弾性部材(43,45)が配置された船外機の操舵装置。
【請求項４】
請求項２に記載の操舵装置(13)において、前記電動モータ(52,53)と前記第１および第２の支持アーム(40,41)との間に弾性部材(57,62)が配置された船外機の操舵装置。
【請求項５】
請求項１に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の中立位置を検出するための中立位置検出センサ(90)を備えた船外機の操舵装置。
【請求項６】
請求項１に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の位置を検出するための舵角センサ(91)を備えた船外機の操舵装置。
【請求項７】
請求項５に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の位置を検出するための舵角センサ(91)を備えた船外機の操舵装置。
【請求項８】
船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、
前記アクチュエータ部(17)は、
パルス数に応じて回転する電動ブラシレスモータ(52,53)と、
前記電動ブラシレスモータ(52,53)によって回転するボールねじ機構(74)と、
前記ボールねじ機構(74)の回転によって船体(11)の幅方向に移動することにより前記操舵アーム(35)を中立位置を境に右舷側あるいは左舷側に動かす駆動アーム(71)と、
前記駆動アーム(71)の位置に対応した信号を出力する非接触形の舵角センサ(91)と、
前記駆動アーム(71)が移動する範囲に所定間隔で配置されたホール素子を有する複数のサブセンサ(90,92,93)と、
前記舵角センサ(91)の出力が正常と判断されたときに前記舵角センサ(91)の出力に基いて前記電動ブラシレスモータ(52,53)の回転を制御し、前記舵角センサ(91)の出力が異常と判断されたときに前記サブセンサ(90,92,93)の出力に基いて前記電動ブラシレスモータ(52,53)の回転を制御する制御部(18)とを具備した船外機の操舵装置。
【請求項９】
船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、
前記アクチュエータ部(17)は、
電動モータ(52,53)と、
前記電動モータ(52,53)によって回転するボールねじ機構(74)と、
前記ボールねじ機構(74)の回転によって船体(11)の幅方向に移動することにより前記操舵アーム(35)を中立位置を境に右舷側あるいは左舷側に動かす駆動アーム(71)と、
前記駆動アーム(71)の位置に対応した信号を出力する舵角センサ(91)と、
前記アクチュエータ部(17)の電源をオフする際に操作される電源スイッチ(19)と、
前記船外機(12)がチルトアップした状態で前記電源スイッチ(19)がオフ操作されたとき前記船外機(12)を右舷側または左舷側の最大舵角まで移動させるよう前記電動モータ(52,53)を駆動する制御部(18)とを具備した船外機の操舵装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の操舵装置(13)において、
前記アクチュエータ部(17)は、
前記操舵アーム(35)を前記中立位置にロックするための中立位置ロック機構(100A,100B,100C)を備えた船外機の操舵装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の操舵装置(13)において、
前記アクチュエータ部(17)は、
前記操舵アーム(35)を前記中立位置にロックするための中立位置ロック機構(100A,100B,100C)を備えた船外機の操舵装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の操舵装置は、船外機の操舵アームの方向を変えるアクチュエータ部を備えた操舵装置であって、前記アクチュエータ部は、前記船外機を船体に取付けるためのブラケットに支持された第１および第２の支持アームと、前記第１および第２の支持アーム間に配置されたカバー部材と、前記カバー部材の一端に設けられ前記第１の支持アームに固定された第１の電動モータと、前記カバー部材の他端に設けられ前記第２の支持アームに固定された第２の電動モータと、前記カバー部材の内側に前記カバー部材に沿って配置され前記第１および第２の電動モータのトルクによって回転する送りねじと、前記送りねじに螺合しかつ前記送りねじの回転によって前記カバー部材の内側において前記送りねじの軸線方向に移動するナット部材と、前記ナット部材に設けられ、前記ナット部材の前記軸線方向の移動を前記操舵アームに伝える駆動アームと、前記カバー部材の内側に配置された保護ブーツとを具備している。この保護ブーツは前記送りねじの前記軸線方向に伸縮自在であり、前記送りねじを覆っている。また前記第１の電動モータが前記軸線上の軸を中心に前記軸線回りに回転する第１の回転体を有し、前記第２の電動モータが前記軸線上の軸を中心に前記軸線回りに回転する第２の回転体を有し、かつ、前記第１の電動モータと前記第２の電動モータを互いに同期して同じ方向に回転させることにより前記送りねじの両端から前記送りねじにトルクを与える制御部を具備している。
【国際調査報告】
2012020585.tif 000024
2012020585.tif 000025
2012020585.tif 000026
2012020585.tif 000027
2012020585.tif 000028
2012020585.tif 000029